Поліморфізм (у фізиці)

Поліморфізм (від грец. Polýmorphos - різноманітний) у фізиці, мінералогії, хімії, здатність деяких речовин існувати в станах з різною атомною кристалічною структурою. Кожне з таких станів (термодинамічних фаз), називається поліморфною модифікацією, стійко при певних зовнішніх умовах (температурі і тиску). Модифікації позначаються зазвичай грецькими буквами a, b, g і т. Д. Різниця в структурі обумовлює і відмінність у властивостях поліморфних модифікацій даної речовини. П. був відкритий в 1798, коли було виявлено, що СаСО3 може існувати у вигляді 2 мінералів - кальциту і арагоніта. П. володіють прості речовини (див. Аллотропия), а також неорганічні і органічні сполуки. Так, вуглець має 2 модифікації: кубічну (алмаз) і гексагональну (графіт), що різко розрізняються за фізичними властивостями. Біле олово, що має тетрагональную об'емноцентрірованную грати - пластичний метал, а сіре олово (низькотемпературна модифікація з алмазоподобной тетрагональной гратами) крихкий напівпровідник. Деякі сполуки, наприклад SiO2, мають більше 2-х поліморфних модифікацій. Перебудова кристалічної решітки при полиморфном переході зводиться до зрушень атомів, зміни типу їх упаковки, до поворотів деяких структурних угруповань (наприклад, NH4 і NO3 в різних модифікаціях NH4NO3).П. спостерігається і у рідких кристалів.

П. є результатом того, що одні й ті ж атоми і молекули можуть утворювати в просторі кілька стійких грат. Т. к. Будь-яке мале спотворення стійкою решітки пов'язано зі збільшенням її енергії, то існуючі структурні стани відповідають енергетичним мінімумам різної глибини (див. рис. ). При Т = 0 К, найбільш імовірна a-модифікація, якій відповідає глибокий мінімум. При Т> 0 К термодинамічний стан грат визначається її вільною енергією U = Е - TS, що включає в себе поряд з енергією Е ентропійних частина TS (S - ентропія), пов'язану з тепловими коливаннями кристалічної решітки. Має меншу енергію міцніша (a-решітка менш сприйнятлива до порушення коливань і характеризується пологішій залежністю U (T). Криві Ua (T) і Ub (T) перетинаються при деякій температурі T0. Нижче T0 стабільніша a-фаза, вище - b-фаза, T0 - температура рівноваги a- і b-фаз. При нагріванні a-модифікація вище T0 вона перетворюється в b. При подальшому підвищенні температури (b-модифікація може стати менш стабільною, ніж g-модифікація, яка, в свою чергу , потім перетворюється в d-модифікацію до тих пір, поки температура не перевищить температуру плавлення кристала.

Кожна модифікація стійка в певній галузі температури, тиску, а також ін. зовнішніх умов. Фазові діаграми рівноваги визначають області стійкості поліморфних модифікацій (див. Діаграма стану). Теоретичний розрахунок фазових діаграм заснований на обчисленні термодинамічних характеристик, а також енергії і спектру коливань кристалічної решітки для різних поліморфних модифікацій.Наприклад, розрахунок діаграми стану З дозволив встановити, що область виникнення структури алмазу лежить при тиску ~ 50 кбар, що полегшило шлях до синтезу алмазів.

Перехід менш стабільною модифікації в стабільнішу пов'язаний з подоланням енергетичного бар'єру, який істотно менше, якщо перетворення відбувається поступово, шляхом зародження і подальшого зростання в ній областей нової фази. Бар'єр долається за рахунок теплових флуктуацій; тому, якщо ймовірність флуктуацій мала, менш стійка фаза може тривалий час існувати в метастабільних станів. Наприклад, алмаз, метастабільний при атмосферному тиску і кімнатній температурі, може існувати необмежено довго, не перетворюючись на стабільний в цих умовах графіт. В інших речовинах, навпаки, різні модифікації легко переходять один в одного при зміні температури і ін. Оскільки перетворення проходить через стадію співіснування вихідної і утворюється фаз, між фазами виникає пружне взаємодія, що впливає на розвиток перетворення. Ці взаємодії особливо проявляються при мартенситних перетвореннях.

Окремий випадок П. - політіпізм, який спостерігається в деяких кристалах з шаруватою структурою. Политипние модифікації побудовані з однакових шарів або шаруватих "пакетів" атомів і розрізняються способом і періодичністю накладення таких пакетів. Политипние модифікації спостерігаються у глинистих мінералів, карбіду кремнію і ін.


Літ. : Верма А. Рам. , Крішна П., Поліморфізм і політіпізм в кристалах, [пер. з англ.], М., 1969; Бокий Г. Б., Кристаллохимия, 3 вид. , М., 1971.

А. Л. Ройтбурд.

Велика радянська енциклопедія.- М.: Радянська енциклопедія. 1969-1978.

Популярні Пости

Рекомендуємо, 2018

Перепад
Велика радянська енциклопедія

Перепад

В гідротехніки, водопроводящего спорудження на каналі, водоскиді або ін. Водоводі, призначене для сполучення двох його ділянок, розташованих на різних рівнях, при різкій зміні поздовжнього профілю траси. По конструкції розрізняють П.: ступінчасті (найбільш поширені), в яких б'єфі каналу сполучаються за допомогою вертикальних стінок і горизонтальних майданчиків - ступенів; консольного типу; трубчасті; шахтні; з похилим водоводом; комбінованого типу.
Читати Далі
Привілля
Велика радянська енциклопедія

Привілля

Місто (с1963) в Ворошиловградської області УРСР, підпорядкований Лисичанському міськраді. Розташований на р. Сіверський Донець (права притока Дону), в 10 км від ж. -д. станції Рубіжне (на лінії Комишуваха - Куп'янськ). 12 тис. Жителів (1974). Видобуток кам'яного вугілля. Велика радянська енциклопедія.
Читати Далі
Олим шувир
Велика радянська енциклопедія

Олим шувир

Марійський духовий язичковий музичний інструмент: солом'яний сопілка з 2-3 ігровими отворами. Довжина 130-150 мм . Звукоряд діатонічний. Велика радянська енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія. 1969-1978.
Читати Далі
Орджонікідзеабад
Велика радянська енциклопедія

Орджонікідзеабад

(До 1936 - Янгибазар) місто (з 1965), центр Орджонікідзеабадского району Таджицької РСР. Розташований в Гиссарской долині, на лівому березі р. Кафірніган (приплив Аму-Дар'ї). Ж.-д. станція в 21 км на схід від Душанбе. 29 тис. Жителів (1974). Заводи: бавовноочисний, керамзитовий, ремонтно-механічний, металовиробів, цегельний; домобудівний комбінат, мелькомбінат; меблева, бройлерна фабрики.
Читати Далі
Меррей Шон
Велика радянська енциклопедія

Меррей Шон

Мюррей (Murray) Шон (15. 6. 1899 Кашендолл, Антрім, - 26. 5. 1961 Белфаст), діяч ірландського робочого руху. За професією робітник-будівельник. У 1917-23 брав активну участь в національно-визвольному русі в Ірландії. Один із засновників (1933) і генеральний секретар Комуністичної партії Ірландії (1933-1940).
Читати Далі
Нова Сибір
Велика радянська енциклопедія

Нова Сибір

Острів в архіпелазі Новосибірських островів (Якутська АРСР), на кордоні морів Лаптєвих і Східно-Сибірського. Площа близько 6200 км 2 , висота до 76 м . Складний головним чином антропогеновимі відкладеннями, які в багатьох місцях лежать на викопному льоду. Покритий тундрової рослинністю. Відкрито в 1806 російськими промисловцями.
Читати Далі
Мертвою руки право
Велика радянська енциклопедія

Мертвою руки право

(Лат. manus mortua - мертва рука) одна з норм феодального права в країнах Західної та Центральної Європи. Згідно М. р. п., феодал мав право вилучити після смерті селянина частина його майна (зазвичай - кращу голову худоби, кращий одяг) або її вартість в грошах. До 11 в. М. р. п. в тій чи іншій формі поширювалося на всіх особисто залежних людей вотчинника, з 12-13 вв.
Читати Далі